KR100274820B1 - 와이어 본딩방법 - Google Patents

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bonding point
loop
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도오루 모치다
신이치 니시우라
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후지야마 겐지
가부시키가이샤 신가와
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Abstract

(과제)
대형상 루프의 문제점을 해결하는 것으로, 안정된 와이어 루프형상 및 형상 유지력이 높은 와이어 루프 형상을 형성한다.
(해결수단)
도 1 (d)에 표시하는 제2회째의 리버스 동작후, 도 1 (e)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)를 조금 상승시키고, 그후 도 1 (f)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)를 대략 제1 본딩점(A)의 윗쪽으로 이동시키고, 다음에 도 1 (g) 에 표시한 바와같이 캐필러리(4)를 상승시켜서 와이어(3)를 풀어내고, 경사부(34, 35)에 굴곡부(3c)가 부여된다.

Description

와이어 본딩방법{WIRE BONDING METHOD}
본발명은 반도체 장치의 제조공정에 있어서, 제1 본딩점과 제2 본딩점과의 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩방법에 관한 것으로, 특히 와이어 루프형성방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에는 도 4에 표시한 바와같이 리드프레임(1)에 마운트된 반도체칩(2)의 패드(2a) (제1 본딩점)와 리드프레임(1)의 리드(1a) (제2 본딩점)를 와이어(3)에 의하여 접속하는 공정이 있다. 이 경우에 있어서의 와이어(3)의 루프형상으로서, 도 4 (a)에 표시한 대형상 루프와, 도 4 (b)에 표시하는 삼각루프가 있다. 또한 이 종류의 와이어 루프 형성방법으로서, 예컨대 특공평 5-60657호 공보, 특개평 4-318943호 공보를 들수 있다.
도 4 (a)에 표시하는 대형상 루프는 도 5에 표시하는 공정에 의하여 형성된다. 도 5 (a)에 표시한 바와같이 와이어(3)를 클램프하는 클램퍼(도시하지 않음)는 열린상태로 캐필러리(4)가 하강하여 제1 본딩점(A)에 와이어 선단에 형성된 볼을 본딩한후, 캐필러리(4)는 B점까지 상승하여 와이어(3)를 풀어낸다. 다음에 도 5(b)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)를 제2 본딩점(G)과 반대방향의 C점까지 수평이동시킨다. 일반적으로 캐필러리(4)를 제2 본딩점(G)과 반대방향으로 이동시키는 루프형성 동작을 리버스동작이라고 한다. 이 동작에 의하여 와이어(3)는 A점으로부터 C점까지의 사이를 연결하는 경사진 형상이 되고 캐필러리(4)의 하단부(선단부)에 의하여 와이어(3)에 굴곡부(3a)가 부여된다. 이 A점으로부터 C점까지의 공정에서 풀어낸 와이어(3)는 도 4 (a)에 표시하는 루프의 넥 높이부(31)로 된다.
다음에 도 5 (c)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 D점까지 상승되어 와이어(3)를 풀어낸다. 그후 도 5 (d)에 표시한 바와같이, 캐필러리(4)는 재차 제2 본딩점(G)과 반대방향인 E점까지 수평이동, 즉 리버스 동작을 행한다. 이 동작에 의하여 풀어낸 분의 와이어(3)는 C점으로부터 E점까지의 사이를 연결하는 경사진 형상이 되고, 캐필러리(4)의 하단부에 의하여 와이어(3)에 굴곡부(3b)가 부여된다. 이 C점에서 E점까지 풀어낸 와이어(3)는 도 4 (a)에 표시하는 대형상부 길이(32)가 된다.
다음에 도 5 (e)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 F점까지 상승되어 도 4 (a)에 표시한 경사부(33) 분만큼 와이어(3)를 풀어낸다. 그후, 클램퍼(도시하지 않음)가 닫힌다. 클램퍼가 닫히면, 이후 캐필러리(4)가 이동하여도 와이어(3)의 풀어냄은 행해지지 않는다. 다음에 도 5 (f),(g)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 원호(圓弧)운동 또는 원호운동후에 하강하여 제2 본딩점(G)에 위치되고, 와이어(3)를 본딩한다.
도 4 (b)에 표시한 삼각루프는 도 6에 표시한 공정에 의하여 형성된다. 삼각 루프는 대형상 루프의 대형상부 길이(32)를 형성하지 않으므로 도 5 (d)에 표시하는 제2 회째의 리버스 동작을 행하고 있지 않다. 따라서 도 5 (c),(d),(e)의 공정은, 도 6 (c)만의 공정이 된다. 즉, 도 6 (a),(b)는 도 5 (a),(b)와 같은 공정이고, 도 6 (b)에 표시한 제1 회째의 리버스 동작후, 도 6 (c)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 F점까지 상승하여 와이어(3)를 풀어낸다. 그후, 캐필러리(4)는 도 5 (f),(g)와 동일한 도 6 (d),(e)의 동작을 행하고 제2 본딩점(G)에 와이어(3)를 본딩한다.
상기한 바와같이 도 6에 표시하는 삼각루프형성 공정은 도 5에 표시한 대형상 루프형성 공정보다 단순한 공정으로 형성될수 있고, 루프형성이 단시간내에 행해지는 특징을 가진다. 그러나 제1 본딩점(A)과 제2 본딩점(G)과의 단차가 클 경우, 또는 제1 본딩점(A)과 반도체 칩(2)의 단부가 현저하게 떨어져 있을 경우에는, 도 4 (b)에 표시한 삼각루프의 와이어 루프 형상으로는 와이어(3)가 반도체 칩(2)의 단부에 접촉되고 만다. 이와같은 경우에는 도 4 (a)에 표시하는 대형상 루프의 와이어 루프형상으로 와이어(3)와 반도체 칩(2)과의 접촉을 방지하고 있다.
도 5에 표시하는 대형상 루프 형성공정에 있어서, 상기 리버스 동작에 의한, 캐필러리(4)가 와이어(3)에 부여하는 굴곡부(3a, 3b)의 부여용이성은 제1 본딩점(A)으로부터 굴곡을 부여하는 부분의 와이어길이(높이)가 높을수록 굴곡을 부여하기 어려워지는 경향이 있다. 도 5 (b)에 표시한 제1회째의 리버스 동작은 캐필러리(4)가 제1 본딩점(A)에 가까운 높이의 위치에서 행하여 지므로 비교적 강한 굴곡부(3a)가 부여되기 쉽다. 그러나, 도 5(d)에 표시하는 제2회째의 리버스 동작은 캐필러리(4)가 제1 본딩점(A)으로부터 떨어진 높은 위치에서 행하므로 굴곡부(3b)가 부여되기 어렵고 안정되지 않는다. 때문에 도 4(a)에 표시한 굴곡부(3b)의 부분이 정착되지 못하고 형상유지력이 약하므로 굴곡부(3b)의 부분이 굴곡부(3a)의 부분보다 높은, 소위 뒤끝이 올라가는 일이 생긴다. 굴곡부(3b)의 부분형상 유지력이 약하면 외부로부터의 가압에 의하여 와이어 구부러짐이 발생된다. 예컨대 제2 본딩점(G)의 본딩시에 있어서의 캐필러리 접촉이나 초음파 발진에 의한 충격, 또한 와이어(3)의 진동, 또한 몰드시의 몰드재 주입에 의한 몰드의 흐름등의 외력에 의하여 와이어 구부러짐이 발생하기 쉽다.
본발명의 과제는 대형상 루프의 문제점을 해결하는 것으로, 안정된 와이어 루프형상 및 형상유지력이 높은 와이어 루프형상을 형성할 수가 있는 와이어 본딩방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본발명의 캐필러리의 궤적에 의한 각 시점에서의 와이어 형상의 일 실시예를 나타낸 설명도,
도 2는 와이어 접속상태를 나타낸 도면,
도 3은 캐필러리의 궤적을 나타낸 설명도,
도 4 (a)는 대(台)형상 루프의 와이어루프 형상을 나타낸 도면,
도 4 (b)는 삼각 루프의 와이어루프 형상을 나타낸 도면,
도 5는 대형상 루프를 형성하는 캐필러리의 궤적에 의한 각 시점에서의 와이어 형상을 나타낸 상태도,
도 6은 삼각 루프를 형성하는 캐필러리의 궤적에 의한 각 시점에서의 와이어 형상을 나타낸 상태도.
"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"
A: 제1 본딩점 G: 제2 본딩점
3: 와이어 3a, 3b, 3c: 굴곡부
4: 캐필러리 31: 넥 높이부
34: 제1 경사부 35: 제2 경사부
상기 과제를 해결하기 위한 본발명의 수단은 제1 본딩점과 제2 본딩점과의 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩 방법에 있어서, (a) 제1 본딩점에 와이어를 접속하는 공정과, (b) 다음에 캐필러리를 조금 상승시켜 계속해서 제2 본딩점과 반대방향으로 약간 이동시키는 제1회째의 리버스 동작을 행하는 공정과, (c) 다음에 캐필러리를 상승시키고, 그후 캐필러리를 제2 본딩점과 반대방향으로 이동시키는 제2회째의 리버스 동작을 행하는 공정과, (d) 다음에 캐필러리를 상승시키고, 그후 캐필러리를 제2 본딩점의 방향으로 이동시키는 공정과, (e) 다음에 캐필러리를 상승시켜서 와이어를 풀어내고, 제2 본딩점의 방향으로 이동시켜서 와이어를 제2 본딩점에 접속하는 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.
본발명의 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 의하여 설명한다. 또한 도 4(a) 및 도 5와 동일한 또는 상당부재 또는 상당부분에는 동일 부호를 붙여 설명한다. 도 1은 캐필러리의 궤적에 의한 각 시점에서의 와이어 형상을 표시하고, 도 2는 와이어 접속상태를 나타낸다. 도 3은 캐필러리의 궤적을 나타낸다. 본 실시예는 도 5에 표시한 대형상 루프의 도 5 (e)의 공정을 도 1 (e) 내지 (g)와 같이 바꾼 것으로 그밖의 공정은 도 5의 공정과 같다. 즉 도 1(a) 내지 (d)의 공정은 도 5(a) 내지 (d)의 공정에 상당하고, 도 1(h),(i)의 공정은 도 5(f),(g)의 공정에 상당한다.
우선 종래와 같은 도 1(a) 내지 (d)의 공정에 관하여 설명한다. 도 1(a)에 표시한 바와같이 와이어(3)를 클램프하는 클램퍼(도시하지 않음)는 열린상태로 캐필러리(4)가 하강하여 제1 본딩점(A)에 와이어 선단에 형성된 볼을 본딩한후, 캐필러리(4)는 B점까지 상승하여 와이어(3)를 풀어낸다. 다음에 도 1(b)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)를 제2 본딩점(G)과 반대방향의 C점까지 수평이동시키는 리버스 동작을 행한다. 이에따라, 종래와 마찬가지로 와이어(3)의 부분에 굴곡부(3a)가 부여된다. 또 A점에서 C점까지의 공정으로 풀어낸 와이어(2)는 도 2에 표시한 루프의 넥 높이부(31)가 된다.
다음에 도 1(c)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 D점까지 상승하여 와이어(3)를 풀어낸다. 다음에 도 1(d)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 제2 본딩점(G)과 반대방향으로 이동, 즉 제2회째의 리버스 동작을 행하고 E점까지 수평 이동된다. 이 C점으로부터 E점까지의 동작에 의하여 와이어(3)에는 굴곡부(3b)가 부여된다. 또 이때에 풀어낸 와이어(3)는 도 2의 대형상부 길이(32)가 된다.
다음에 본 실시예의 특징이 되는 공정이 행해진다. 도 1(e)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 F1점까지 상승하여 와이어(3)를 풀어낸다. 다음에 도 1(f)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 제2 본딩점(G)의 방향으로 이동된다. 계속해서 도 1(g)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 F점까지 상승되어 와이어(3)를 풀어낸다. 이 도 1(e) 내지 (g)의 공정에 의하여, 와이어(3)에 굴곡부(3c)가 부여된다. 굴곡부(3b)로부터 굴곡부(3c)까지의 길이는 도 2에 표시한 제1 경사부(34)가 된다. 또 도 1(g)에서 풀어낸 와이어(3)는 도 2에 표시한 제2 경사부(35)가 된다.
그후는 종래와 마찬가지로, 우선 클램퍼(도시하지 않음)가 닫힌다. 클램퍼가 닫히면, 이후 캐필러리(4)가 이동하여도 와이어(3)의 풀어냄은 행해지지 않는다. 다음에 도 1 (g),(h),(i)에 표시한 바와같이 캐필러리(4)는 제2 본딩점(G)의 방향으로 수평이동되고, 계속해서 원호운동 또는 원호운동후에 하강하여 제2 본딩점(G)에 위치되고, 제2 본딩점(G)에서 와이어(3)를 본딩한다. 또한 F점으로부터 제2 본딩점(G)까지의 동작은 본발명의 요지와 직접 관계가 없으므로 상기한 종래예에 개시되어 있는 동작과 동일의 동작을 행하여도 또 그밖에 다른 여러 가지의 동작을 행하게 하여도 좋은 것은 말할 나위도 없다.
이와같이 도 4(a)에 표시한 경사부(33)가 도 2에 표시한 바와같이 경사부(34, 35)가 되고, 경사부(33)에 굴곡부(3C)가 부여됨으로써, 굴곡부(3b)의 부분이 안정된다. 즉 굴곡부(3c)가 부여됨으로써, 제1 본딩점(A)으로부터 떨어진 높은 위치에서 강한 굴곡부(3b)가 정착되고, 또 형상 유지력이 높은 와이어 루프 형상이 형성된다.
본발명에 의하면, 제2회째의 리버스 동작후에 캐필러리를 조금 상승시키고, 그후 캐필러리를 대략 제1 본딩점의 상방으로 이동시키고, 그후 캐필러리를 상승시켜서 와이어를 풀어냄으로 대형상 루프경사부에 굴곡부이 부여된다. 이에따라 배선거리가 짧은 단루프는 물론 배선거리가 긴 장루프에 있어서도 형상이 안정된 루프형상을 얻을수 있다. 또 외부로부터의 가압에 대하여 형상 유지력이 높은 루프가 형성되므로 외부로부터의 가압에 의한 와이어의 구부러짐을 방지할수 있다. 예컨대 제2 본딩점(G)의 본딩시에 있어서의 캐필러리 접촉이나 초음파 발진에 의한 충격, 또 와이어(3)의 진동, 또한 몰드시의 몰드재 주입에 의한 몰드의 흐름등의 외력에 대하여, 높은 쇼크 흡수능력이 있고, 와이어 구부러짐이 방지된다. 또 제1 본딩점과 제2 본딩점과의 높이차이가 적은 반도체 장치의 루프형성에 있어서 생기기 쉬운 뒤끝이 올라가는 루프형상도 루프경사부의 굴곡에 의하여 억제되는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 제1 본딩점과 제2 본딩점과의 사이를 와이어로 접속하는 와이어 본딩방법에 있어서,
    (a) 제1 본딩점에 와이어를 접속하는 공정과,
    (b) 다음에 캐필러리를 조금 상승시키고, 계속해서 제2 본딩점과 반대방향으로 약간 이동시키는 제1회째의 리버스 동작을 행하는 공정과,
    (c) 다음에 캐필러리를 상승시키고, 그후 캐필러리를 제2 본딩점과 반대방향으로 이동시키는 제2회째의 리버스 동작을 행하는 공정과,
    (d) 다음에 캐필러리를 상승시키고, 그후 캐필러리를 제2 본딩점의 방향으로 이동시키는 공정과,
    (e) 다음에 캐필러리를 상승시켜서 와이어를 풀어내고, 제2 본딩점의 방향으로 이동시켜서 와이어를 제2 본딩점에 접속하는 공정
    을 행하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩방법.
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